锂离子电池枝晶效应是什么？

科瑞杰-我们的电池安全、耐用、可靠吗？从手机电池安全事件到波音787电池事件，人们前所未有地在关注电池问题。的确，巨大的移动数码和通信设备的需求、电动工具的快速发展，电动汽车和节能环保对大容量电池的需求，使整个电池行业欣欣向荣。但锂电池充电时产生的枝晶会使电池短路，目前尚未彻底解决其安全问题。

枝晶效应

锂电池是通过锂离子的传递来完成充放电的。如图一所示，锂离子电池由正极，负极，隔膜，电解质组成。现在锂聚合物电池常使用高分子胶体取代常规液体电解质，比传统锂离子电池更轻薄，能量密度更高，安全性更好。

图一、锂电池工作的原理

锂离子电池的充电和放电可以通过嵌入和脱嵌两个过程来完成（如图二所示），在放电时，锂离子从正极材料中移出至电解液，再像水进入海绵一样的进入到负极材料，这个过程被称为脱嵌。而在充电状态下这个过程则相反，称之为入嵌。上图中左为锂电池的入嵌过程，右为脱嵌过程。

图二、锂离子电池的嵌入和脱嵌

所谓枝晶效应，就是在充电过程中，锂离子从正极脱嵌，穿越隔膜，跳进电解液后，在充电器给予的外电场作用下向负极运动，依次进入石墨组成的负极，在负极表面形成碳锂化合物。当充电速度过快时，锂离子还来不及钻进负极的小洞穴，就在负极附近的电解液中聚集起来，一些靠近碳负极的锂离子就会与电子结合，从而变成金属锂。如此这般，时间一长，金属锂就会在负极堆积起来、形成像树枝一样的晶体，大家习惯地称呼这种树枝状晶体为“枝晶”。

那么，出现枝晶的后果是，枝晶大到一定程度会刺穿正负极之间的隔膜，一旦刺穿，电池会立即短路，轻者电池报废了事，重者发生爆炸。

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